[發明專利]從工藝氣體中除去二氧化碳的方法

有效

• 申請號: 201080051660.2
• 申請日: 2010-09-01
• 公開（公告）號: CN102639210A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: F.Z.科扎克;A.V.佩蒂格
• 申請（專利權）人: 阿爾斯通技術有限公司
• 主分類號: B01D53/14
• 分類號: B01D53/14;B01D53/18;B01D53/62
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 徐晶;林森

技術領域

本發明涉及一種通過使工藝氣體與氨化溶液接觸來從工藝氣體中除去二氧化碳的方法。

背景

現今世界上使用的大部分能量來源于諸如煤炭、石油和天然氣以及其他有機燃料的含碳和氫的燃料的燃燒。這類燃燒產生含有大量二氧化碳的煙道氣。由于對于全球變暖的擔憂，日益需要降低二氧化碳向大氣的排放，因此開發了在將煙道氣釋放到大氣之前從煙道氣中除去二氧化碳的方法。

WO?2006/022885公開了從煙道氣中除去二氧化碳的這類方法，該方法包括在CO₂吸收器中借助于氨化溶液或漿料從煙道氣中捕集二氧化碳。CO₂在吸收器中在約0℃-20℃的降低溫度下被氨化溶液吸收，此后使氨化溶液在再生器中在高壓和高溫下再生以允許CO₂作為高純度的氣態二氧化碳逸出氨化溶液。

概述

本發明的一個目的在于改善用氨化溶液進行二氧化碳吸收的方法。

根據一個方面，該目的以及將從以下論述中顯而易見的其他目的由從工藝氣體中除去二氧化碳的方法實現，所述方法包括：a)?允許氨化溶液進入吸收配置，所述吸收配置至少包括第一吸收器；b)?使所述氨化溶液在所述第一吸收器中與工藝氣體接觸，所述氨化溶液捕集所述工藝氣體的至少一部分二氧化碳；c)?允許所述氨化溶液離開所述吸收配置；d)?冷卻所述氨化溶液，其中所述捕集的二氧化碳的至少一部分作為固體鹽沉淀；e)?允許所述冷卻的氨化溶液進入分離器，在所述分離器中從所述氨化溶液中除去所述沉淀固體的至少一部分，此后允許所述氨化溶液離開所述分離器；f)?加熱所述氨化溶液；和g)?允許所述加熱的氨化溶液再進入所述吸收配置。

所述吸收配置可包括一個或數個吸收器。在其最簡單的設計中，吸收配置可僅包括一個吸收器。該簡單設計也將簡化二氧化碳去除方法且將降低配置的維修成本。所述一個或多個吸收器可為允許在吸收器內發生氨化溶液與工藝氣體之間的直接接觸的任何設計。

通過使氨化溶液與工藝氣體接觸，可將二氧化碳從工藝氣體中除去，并通過穿過工藝氣體與氨化溶液之間形成的界面而由氨化溶液捕集。

氨化溶液可捕集多少二氧化碳是有限度的，即，等到氨化溶液達到飽和時。該極限取決于例如溶液的溫度和壓力。通過冷卻氨化溶液，該溶液溶解二氧化碳的能力降低，由此使至少一部分捕集的二氧化碳作為固體鹽沉淀。即使氨化溶液在吸收配置中沒有達到飽和且在冷卻溶液之前沒有固體沉淀，在d)中氨化溶液的冷卻也允許捕集的二氧化碳以固體鹽形式沉淀。因此，至少一部分捕集的二氧化碳可通過除去至少一部分沉淀的固體而由分離器從氨化溶液中分離。

離開分離器的氨化溶液可被二氧化碳飽和，因為分離器僅可除去以固體沉淀形式的二氧化碳。通過在f)中加熱氨化溶液，溶液溶解二氧化碳的能力增加，允許氨化溶返回吸收配置以在無固體沉淀的情況下捕集更多的二氧化碳。

通過冷卻氨化溶液，除去固體并重新加熱溶液，可使大部分氨化溶液返回吸收配置以在不使固體沉淀的情況下捕集更多的二氧化碳。因此，不需要使整個溶液物流再生。相反，將量小得多的固體和任選的由分離器除去且具有高得多的二氧化碳濃度的一些溶液轉移到再生器中。因為再生器將增加的壓力和溫度施加到正再生的溶液、懸浮液或漿料以獲得高純度的離開二氧化碳，如果溶液、懸浮液或漿料的量降低且二氧化碳濃度增加，則能量消耗大大降低。

并且，盡管離開吸收配置的氨化溶液不含沉淀的固體，但通過借助于冷卻氨化溶液誘發固體沉淀可將固體鹽形式的二氧化碳從氨化溶液中除去，即，離開吸收配置的氨化溶液可能富集二氧化碳，但沒有完全飽和或過飽和，而仍然允許由分離器除去固體形式的二氧化碳。這意味著，與如果不進行冷卻相比較，可降低或甚至完全停止固體在吸收配置和吸收器內的沉淀。固體的沉淀可能不合需要，因為固體可能堵塞管道、閥門、泵、吸收器等，且也可能增加吸收配置因由氨化溶液流動引起的摩擦增加而導致的磨損。如果在吸收配置中沒有沉淀或僅有減少的沉淀，則吸收配置不必設計用來容納氨化溶液中的固體粒子，由此吸收配置可以更簡單的方式設計且例如如果使用填充材料，則通過在吸收器中的更有效的填充材料進行更高效的二氧化碳捕集，不然所述填充材料可能被堵塞且導致過度壓降。并且，可大大減少吸收配置的維修。